CN102882658A - 发射器以及信号传送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发射器以及信号传送方法。其中发射器包括塑形单元以及数模转换器。塑形单元对一数字信号进行数字塑形。数模转换器将塑形后的数字信号转换为一模拟信号。塑形单元减少数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量，以降低发生在数模转换器之后模拟信号的频谱增生。本发明能够减缓在发射器的输出上的频谱增生。

Description

发射器以及信号传送方法
技术领域
本发明有关于一种信号传送方法，特别是有关于一种使用上述信号传送方法的发射器，以减缓频谱增生(spectral re-growth)。
背景技术
在现有的通讯系统中，由于发射器路径的非线性特性，使得频谱增生可能出现在发射器内功率放大器的输出信号上。当发射器的要求输出功率增加，频谱增生会变为更加严重。频谱增生的出现导致在输出上的频谱违反了发射器的规格要求。由于频谱增生的问题，使得发射器的传送品质可能因此而不合格。
因此，期望提出一种解决方式，其能减缓在发射器的输出上的频谱增生。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一发射器以及信号传送方法，用以解决上述发射器的频谱增生的问题。
本发明提供一种发射器，其包括塑形单元以及数模转换器。塑形单元对一数字信号进行数字塑形。数模转换器将塑形后的数字信号转换为一模拟信号。塑形单元藉由减少数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量，以降低发生在数模转换器之后模拟信号的频谱增生。
在一些实施例中，塑形单元包括滤波器。此滤波器藉由其频率响应来减少数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量。该数字信号系以正交分频复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)或互补码键控(complementary code keying，CCK)来调变的信号。
在另一些实施例中，塑形单元包括基带源。在逆向快速傅立叶转换(inversefast Fourier transform，iFFT)操作之前，基带源调整在带内部分中数字信号的复数子载波的权重，以减少数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量。数字信号系由基带源以正交分频复用(OFDM)来调变的信号。
本发明另提供一种信号传送方法。此信号传送方法包括藉由减少数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量来对数字信号进行数字塑形；以及将塑形后的数字信号转换为模拟信号。此信号传送方法藉由数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量，以降低发生在塑形后的数字信号转换为模拟信号之后模拟信号的频谱增生。
上述的发射器以及信号传送方法，能够减缓在发射器的输出上的频谱增生。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的发射器的结构示意图；
图2为在具有数字塑形操作下由功率放大器所放大的模拟信号的频谱以及在不具有任何数字塑形操作下由功率放大器所放大的模拟信号的频谱的示意图；
图3为根据图1的发射器，在分别具有数字塑形操作下与不具有数字塑形操作下滤波器的频率响应的示意图；
图4A为当数字信号是以互补码键控来调变的信号时，在不具有任何数字塑形操作下，功率放大器所放大的模拟信号的频谱的示意图；
图4B为根据图1的发射器，当数字信号是以CCK来调变的信号时，在具有由塑形单元所执行的数字塑形操作下，功率放大器所放大的模拟信号的频谱的示意图；
图5为根据本发明另一实施例的发射器的结构示意图；
图6为根据图5的发射器，在数字信号的频谱中带内部分，数字信号的子载波的权重调整示意图；
图7A为在不具有任何数字塑形操作下，功率放大器所放大的模拟信号的频谱的示意图；
图7B为根据图5的发射器，在具有由塑形单元所执行的数字塑形操作下，功率放大器所放大的模拟信号的频谱的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
在本发明说明书中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
图1为根据本发明一实施例的发射器的结构示意图。参阅图1，发射器1包括基带源10、塑形(shaping)单元11、数字预失真(digital pre-distortion，DPD)单元12、数模转换器(digital-to-analog converter，DAC)13、混频器14、以及功率放大器15，以执行信号传送方法。基带源10提供一数字信号S10。塑形单元11接收数字信号S10且对数字信号S10进行数字塑形。在此实施例中，塑形单元11藉由减少数字信号S10的频谱中频内(in-band)部分的边缘的能量，来对数字信号S10进行塑形。DPD单元12对塑形后的数字信号执行一数字线性补偿。数模转换器(DAC)13将已由DPD单元12利用数字线性补偿处理后的塑形后的数字信号，转换为一模拟信号S13。混频器14接收模拟信号S13，并对模拟信号S13进行上变频(up-conversion)。换句话说，混频器14对模拟信号S13执行上变频操作。功率放大器15接收且放大已由混频器14进行上变频的模拟信号S13。发射器1则将放大后的模拟信号S13传送至一对应接收器(未显示)。
图2为在具有上述数字塑形操作和不具有任何数字塑形操作下由功率放大器15所放大的信号的频谱的示意图。在图2中，标号“21”表示在具有由塑形单元11所执行的数字塑形操作下，由功率放大器15所放大的模拟信号S13的频谱。标号“20“表示在不具有任何数字塑形操作下，由功率放大器15所放大的一模拟信号的频谱。换句话说，数字信号S10的频谱中频内部分的边缘的能量不会由塑形单元11来减少。参阅图2，由于功率放大器15的非线性特性，使得在频谱20的右侧横向部分具有频谱增生R20。图2的频谱部分P20对应数字信号S10的频谱中频内部分。参阅图2，随着数字信号S10的频谱中带内部分的边缘的能量减少，在频谱21的部分P20的边缘上的能量小于在频谱20的部分P20的边缘上的能量，如圆形标示区域R22所指示。相应的，由功率放大器15所放大的模拟信号S13的频谱增生R21减弱。因此，在具有数字塑形操作下的频谱增生R21有利地小于不具有任何数字塑形操作下的频谱增生R20，例如比频谱增生R20小5dB。
在此实施例中，塑形单元11包括滤波器110，且由滤波器110来对数字信号S10进行数字塑形。滤波器110可藉由其频率响应来减少数字信号S10的频谱中频内部分的边缘的能量。为了达到数字塑形操作，滤波器110的参数必须特别地被设定或调整，以使得减少数字信号S10的频谱中频内部分的边缘的能量减少。在此实施例中，于滤波器110的制造期间内，为了数字塑形操作，滤波器110的参数可被设定或调整，且在制造之后这些参数则固定不变。或者，滤波器110的参数可在发射器1正在操作的时候被设定或调整。图3为根据图1的发射器，在分别具有数字塑形操作下滤波器110的频率响应30以及在不具任何数字塑形操作下滤波器110的频率响应31的示意图。滤波器110的频率响应31是在滤波器110的参数不为了数字塑形操作而设定或调整时所获得的。参阅图3，在具有数字塑形操作下滤波器110的整体振幅响应低于不具任何数字塑形操作下滤波器110的整体振幅响应。在此实施例中，滤波器110以数字滤波器来实现，例如贝索(Bessel)低通滤波器、有限脉冲响应(finite impulse response，FIR)滤波器、或无限脉冲响应(infinite impulse response，IIR)滤波器。其参数可以为了数字塑形操作而被设定或调整的任何数字滤波器都可作为本案的滤波器110。
根据图1-3的实施例所述的信号传送方法，塑形单元11藉由滤波器110的频率响应来减少数字信号S10的频谱中频内部分的边缘的能量。因此，发生在DAC 13之后的模拟信号S13的频谱增生得到减缓。功率放大器15所放大的模拟信号S13的频谱可符合发射器1的规格所指定的标准，以使得发射器1的传送品质可获得提升。
在一些实施例中，基带源10所提供的数字信号S10可能是由基带源10以正交分频复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)或互补码键控(complementary code keying，CCK)来调变的信号。由基带源10以OFDM或CCK来执行的调变仅是一个例子。然而，根据系统需求，基带源10可以其他的通讯调变方式来对数字信号S10进行调变，例如WCDMA、LTE等等。图4A为当基带源10以CCK来调变数字信号S10时，在不具有任何数字塑形操作下，功率放大器15所放大的一模拟信号的频谱的示意图。图4B为当基带源10以CCK来调变数字信号S10时，在具有数字塑形操作下，功率放大器15所放大的模拟信号S13的频谱的示意图。图4A与图4B中所显示的频谱边界B40由发射器1的规格所指定的标准所定义。图4A与图4B中所显示的部分P40对应数字信号S10的频谱中的带内部分。在图4A中，标号“40”表示在不具有任何数字塑形操作下，功率放大器15所放大的模拟信号的频谱。换句话说，数字信号S10的频谱中带内部分的边缘的能量没有由于塑形单元11而减少。在频谱40的右侧横向部分，由于功率放大器15的非线性特性，功率放大器15所放大的模拟信号具有频谱增生R40。频谱增生R40导致频谱40超过频谱边界B40。在图4B中，标号“41”表示在具有塑形单元11所执行的数字塑形操作下，由功率放大器15所放大的模拟信号S13的频谱。参阅图4A与图4B，随着数字信号S10的频谱中带内部分的边缘的能量减少，在频谱41的部分P40的边缘上的能量降低。因此，由放大器15所放大的模拟信号S13的频谱增生R41减少。藉由比较频谱40与频谱41，表示出在频谱41的部分P40的边缘上的能量少于在频谱40的部分P40的边缘上的能量。具有数字塑形操作的频谱增生R41有利地低于不具有任何数字塑形操作的频谱增生R40。在一实施例中，频谱41不会超过频谱边界B40。
图5为根据本发明另一实施例的发射器的结构示意图。如图5所示，发射器5包括塑形单元50、滤波器51、DPD单元52、数模转换器(digital-to-analogconverter，DAC)53、混频器54、以及功率放大器55，以执行信号传送方法，塑形单元50对数字信号S50执行数字塑形。在此实施例中，塑形单元50藉由减少数字信号S50的频谱中带内部分的边缘的能量来对数字信号S50进行塑形。滤波器51接收来自塑形单元50的塑形后的数字信号，且对该经塑形后的数字信号进行滤波操作。DPD单元52对塑形后的数字信号执行一数字线性补偿。数模转换器(DAC)53将已由DPD单元22利用数字线性补偿来处理的塑形后的数字信号，转换为一模拟信号S53。混合器54接收模拟信号S53，并对模拟信号S53进行上变频(up-conversion)。换句话说，混频器54对模拟信号S53执行上变频操作。功率放大器55接收且放大已由混频器54进行上变频的模拟信号S53。发射器5则将放大后的模拟信号S53传送至一对应接收器(未显示)。
在此实施例中，塑形单元50包括基带源500，且藉由基带源500对数字信号S40进行数字塑形。基带源500可执行逆向快速傅立叶转换(inverse fast Fouriertransform，iFFT)操作。此外，在此实施例中，数字信号S50是由基带源500以正交分频复用(OFDM)来调变的信号，且数字信号S50包括多个子载波。举例来说，在数字信号S50的频谱中带内部分具有52个子载波。图6为根据图5的发射器，在数字信号的频谱中带内部分，数字信号的子载波的权重调整示意图。如图6所示，为了实现数字塑形操作，基带源500调整在带内部分中数字信号的52个子载波的权重(weighting)，以使得数为信号S50的频谱中带内部分的边缘的能量减少。在带内部分中数字信号S50的52个子载波的调整后权重仍介于权重边界B60与B61之间，其中，权重边界B60与B61系由发射器5的规格所指定的标准属定义。在一些实施例中，在带内部分中数字信号S50的52个子载波的权重调整可在iFFT操作之前执行。
图7A为在不具有任何数字塑形操作下，功率放大器55所放大的一模拟信号的频谱的示意图。图7B为在具有数字塑形操作下，功率放大器55所放大的模拟信号S53的频谱。图7A与图7B中所显示的频谱边界B70由发射器5的规格所指定的标准所定义。图7A与图7B中所显示的部分P70对应数字信号S50的频谱中带内部分。在图7A中，标号“70”表示在不具有任何数字塑形操作下，功率放大器55所放大的模拟信号的频谱。换句话说，在带内部分中数字信号S50的52个子载波的权重没有通过塑形单元50的基带源500来调整，且数字信号S50的频谱中带内部分的边缘的能量没有减少。在频谱70的右侧横向部分，由于功率放大器55的非线性特性，功率放大器15所放大的模拟信号具有频谱增生R70，且频谱增生R70超过频谱边界B70。在图7B中，标号“71”表示在具有塑形单元50所执行的数字塑形操作下，由功率放大器55所放大的模拟信号S53的频谱。参阅图7A与7B，随着数字信号S50的频谱中带内部分的边缘的能量减少，在频谱71的部分P70的边缘上的能量降低。因此，由放大器55所放大的模拟信号S53的频谱增生R71减少。藉由比较频谱70与频谱71，表示出在频谱71的部分P70的边缘上的能量少于在频谱70的部分P70的边缘上的能量。具有数字塑形操作的频谱增生R71有利地低于不具有任何数字塑形操作的频谱增生R70。在较佳的实施例中，频谱71不会超过频谱边界B70。
根据在图5-7的实施例中所叙述的信号传送方法，塑形单元50系藉由基带源500对频内部分中数字信号S50的子载波的权重的调整，来减少数字信号S50的频谱中频内部分的边缘的能量。因此，发生在DAC 53之后的模拟信号S53的频谱增生得到减缓。功率放大器55所放大的模拟信号S53的频谱可符合发射器5的规格所指定的标准，以使得发射器5的传送品质是可接受的。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种发射器，其特征在于，包括：
一塑形单元，对一数字信号进行数字塑形；以及
一数模转换器，用以将塑形后的该数字信号转换为一模拟信号；
其中，该塑形单元用以减少该数字信号的频谱中带内部分的边缘的能量，以降低发生在该数模转换器之后该模拟信号的频谱增生。
2.如权利要求1所述的发射器，其特征在于，该塑形单元包括一滤波器，用以藉由该滤波器的频率响应来减少该数字信号的频谱中该带内部分的边缘的能量。
3.如权利要求2所述的发射器，其特征在于，该滤波器为贝索低通滤波器、有限脉冲响应滤波器或无限脉冲响应滤波器。
4.如权利要求2所述的发射器，其特征在于，更包括一基带源，用以提供该数字信号至该塑形单元。
5.如权利要求2所述的发射器，其特征在于，该数字信号为以正交分频复用或互补码键控来调变得到的信号。
6.如权利要求1所述的发射器，其特征在于，更包括一数字预失真单元，用以对塑形后的该数字信号执行一数字线性补偿程序。
7.如权利要求1所述的发射器，其特征在于，该塑形单元包括一基带源，用以调整在该带内部分中该数字信号的多个子载波的权重，以减少该数字信号的频谱中该带内部分的边缘的能量。
8.如权利要求7所述的发射器，其特征在于，在逆向快速傅立叶转换操作之前，该基带源调整在该带内部分中该数字信号的该子载波的权重。
9.如权利要求7所述的发射器，其特征在于，更包括一滤波器，用以接收来自该基带源的塑形后的该数字信号，且对塑形后的该数字信号执行滤波操作。
10.如权利要求7所述的发射器，其特征在于，该数字信号为由该基带源以正交分频复用来调变得到的信号。
11.一种信号传送方法，其特征在于，包括：应用于如权利要求1-10任一项所述的发射器中。
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